(57)【要約】  【課題】  中心導体と外部端子との電気的接続の信頼性が高く、かつ気密信頼性の高い真空端子を提供すること。  【解決手段】  真空端子は、一端側が外部雰囲気側にあり他端側が真空雰囲気側にあるように真空装置に設置される真空端子であって、円筒状の外周導体１と、外周導体１の内部に同軸状に配置されるとともに外周面の一部が全周にわたって外周導体１の内周面にロウ付けされている円筒状のセラミック部材２と、両端部がセラミック部材２の両端面から突出するようにセラミック部材２の中心軸に設けられるとともに外部雰囲気側の一端面に溝３ａが形成されている棒状の中心導体３とを具備し、中心導体３の外部雰囲気側の一端部がフッ素樹脂製の筒状部材４に嵌め込まれている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が外部雰囲気側にあり他端側が真空雰囲気側にあるように真空装置に設置される真空端子であって、円筒状の外周導体と、該外周導体の内部に同軸状に配置されるとともに外周面の一部が全周にわたって前記外周導体の内周面にロウ付けされている円筒状のセラミック部材と、両端部が前記セラミック部材の両端面から突出するように前記セラミック部材の中心軸に設けられるとともに前記外部雰囲気側の一端面に溝が形成されている棒状の中心導体とを具備した真空端子において、前記中心導体の前記外部雰囲気側の一端部がフッ素樹脂製の筒状部材に嵌め込まれていることを特徴とする真空端子。
【請求項２】
前記セラミック部材は、前記外部雰囲気側の端面と貫通孔との間に全周にわたって段差が形成されており、前記中心導体は、外周面の前記貫通孔内に位置する部位に小径部が形成されているとともに、前記溝と前記小径部との間の部位が前記セラミック部材の前記外部雰囲気側の端面に位置しており、前記筒状部材は、先端部が前記段差に嵌め込まれているとともに先端が前記小径部に位置していることを特徴とする請求項１記載の真空端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や電子機器に使用される同軸ケーブルの端末に使用される真空端子に関し、特に真空気密性を有する片側ジャックタイプの真空端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空端子は一般に、円筒状の外周導体と、外周導体の中心軸上に配置された中心導体と、中心導体を外周導体の中心軸に電気的に絶縁された状態で保持する円筒状の絶縁体とで構成されている。この絶縁体は一般に合成樹脂からなり、例えばポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等からなるものが用いられていた。
【０００３】
しかしながら、このような合成樹脂製の絶縁体は、熱的な膨張収縮により、また合成樹脂特有の軟化現象により、電気的に不安定になるという問題点があった。また、真空容器への信号等の入出力に使用される場合、絶縁体の固定に合成樹脂接着剤が用いられるため、その合成樹脂接着剤や絶縁体等の材料自身からの放出ガスによる内部の真空雰囲気への悪影響や、熱的な膨張収縮に起因して気密性が破れるといった不具合が発生するという問題点があった。
【０００４】
このような問題を解消するために、絶縁体として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体等のセラミックスが用いられる。セラミックスを絶縁体として用い、絶縁体と外周導体および中心導体とをロウ付けすることにより、気密性の高い接合が可能になるとともに、セラミックスからのガス放出を大きく低減することができるので、気密信頼性の高い真空端子とできる。
【０００５】
真空端子の片側で端子結合が可能な片側プラグタイプの真空端子は、例えば図３に示すように、円筒状の外周導体11と、外周導体11の中心軸上に配置された中心導体13と、中心導体13を外周導体11の中心軸に電気的に絶縁された状態で保持する円筒状の絶縁体12とで構成され、中心導体13の外部雰囲気側となる端面にプラグ用の深い溝部13ａが形成される。そして、外周導体11と絶縁体12，および絶縁体12と中心導体13とがそれぞれロウ付け接合されることによって外部雰囲気側と真空雰囲気側との気密を保持することができる。
【０００６】
外周導体11および中心導体13は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属から成り、絶縁体12はＡｌ２Ｏ３質焼結体等のセラミックスから成る。また、ロウ材としては銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ，Ａｇロウ等を用いる。
【０００７】
このような構成の真空端子は、電気的に安定で、接着剤や絶縁体等の材料自身からの放出ガスによる真空等の雰囲気への影響を及ぼすことのない、真空気密性を有する片側ジャックタイプの真空端子として機能していた。
【０００８】
また、中心導体13の両端にプラグ用の溝部13ａが形成されることによって、両側ジャックタイプの真空端子として機能していた（例えば、下記の特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２９２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図３に示した上記従来の真空端子においては、外周導体11と絶縁体12，および絶縁体12と中心導体13とがロウ付けされる際に、中心導体13が焼鈍されて弾性が無くなり、プラグ用の溝部13ａに繰り返し外部端子を脱着すると中心導体13の溝部13ａが広がるように変形して、中心導体13と外部端子とを互いに電気的に接続できなくなるという問題が発生していた。
【００１０】
また、中心導体13が変形することによって、セラミック部材12の中心導体13との接合部に中心導体13の変形による応力が加わる場合があった。その結果、セラミック部材12にクラック等の破損が発生して、セラミック部材12の外部雰囲気側の端部と真空雰囲気側の端部との両端部間を気密に遮断できなくなり、真空端子として機能できなくなるという問題があった。
【００１１】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、中心導体と外部端子との電気的接続の信頼性が高く、かつ気密信頼性の高い真空端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の真空端子は、一端側が外部雰囲気側にあり他端側が真空雰囲気側にあるように真空装置に設置される真空端子であって、円筒状の外周導体と、この外周導体の内部に同軸状に配置されるとともに外周面の一部が全周にわたって前記外周導体の内周面にロウ付けされている円筒状のセラミック部材と、両端部が前記セラミック部材の両端面から突出するように前記セラミック部材の中心軸に設けられるとともに前記外部雰囲気側の一端面に溝が形成されている棒状の中心導体とを具備した真空端子において、前記中心導体の前記外部雰囲気側の一端部がフッ素樹脂製の筒状部材に嵌め込まれていることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、本発明の真空端子は、前記セラミック部材は、前記外部雰囲気側の端面と貫通孔との間に全周にわたって段差が形成されており、前記中心導体は、外周面の前記貫通孔内に位置する部位に小径部が形成されているとともに、前記溝と前記小径部との間の部位が前記セラミック部材の前記外部雰囲気側の端面に位置しており、前記筒状部材は、先端部が前記段差に嵌め込まれているとともに先端が前記小径部に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の真空端子は、一端側が外部雰囲気側にあり他端側が真空雰囲気側にあるように真空装置に設置される真空端子であって、円筒状の外周導体と、外周導体の内部に同軸状に配置されるとともに外周面の一部が全周にわたって外周導体の内周面にロウ付けされている円筒状のセラミック部材と、両端部がセラミック部材の両端面から突出するようにセラミック部材の中心軸に設けられるとともに外部雰囲気側の一端面に溝が形成されている棒状の中心導体とを具備した真空端子において、中心導体の外部雰囲気側の一端部がフッ素樹脂製の筒状部材に嵌め込まれていることから、外周導体とセラミック部材、およびセラミック部材と中心導体とがロウ付けされるときに中心導体が焼鈍されて溝の弾性が低くなっても、中心導体は溝の外周において筒状部材に強制的に支持固定されるので、溝に繰り返し外部端子を脱着しても中心導体の溝が広がるように塑性変形するのを防止できる。従って、中心導体と外部端子とを繰り返し脱着しても、セラミック部材の中心導体との接合部に中心導体の変形による応力が加わるのを防止でき、セラミック部材にクラック等の破損が生ずることがなく、セラミック部材の外部雰囲気側の端部と真空雰囲気側の端部との両端部間を確実に気密に遮断できるものとなる。
【００１５】
また、フッ素樹脂は適度な弾性を有しかつ繰り返しの弾性変形に対して劣化することがないから、溝のある部位において中心導体を常に弾性変形させることができ、外部端子の脱着を繰り返してもスムーズに脱着させることができる。従って、外部端子の脱着を繰り返しても、中心導体と外部端子とを確実に電気的に接続でき、かつ中心導体と外部端子との脱着をスムーズなものとすることができる。
【００１６】
好ましくは、本発明の真空端子は、セラミック部材は、外部雰囲気側の端面と貫通孔との間に全周にわたって段差が形成されており、中心導体は、外周面の貫通孔内に位置する部位に小径部が形成されているとともに、溝と小径部との間の部位がセラミック部材の外部雰囲気側の端面に位置しており、筒状部材は、先端部が段差に嵌め込まれているとともに先端が小径部に位置していることにより、筒状部材をセラミック部材に強固に固定することができ、中心導体に外部端子を脱着しても常に所定の位置に筒状部材および中心導体を支持固定できるようになる。その結果、筒状部材および中心導体の位置ずれを防ぎ、外部端子が脱着し難くなるのを防止でき、外部端子の脱着をよりスムーズなものとすることができる。
【００１７】
また、中心導体の外周面の貫通孔内に位置する部位に小径部が形成されていることによって、中心導体とセラミック部材の段差の底部とが接触しなくなり、セラミック部材の段差の底部に外部端子の脱着時の中心導体の変形による応力が直接的に加わらないようになることから、セラミック部材にクラック等の破損が生じるのを有効に防止できる。
【００１８】
また、中心導体の溝と小径部との間の部位がセラミック部材の外部雰囲気側の端面に位置しているため、中心導体が筒状部材を介してセラミック部材に保持されることとなり、中心導体の中心軸がセラミック部材の中心軸から振れることを防止できる。
【００１９】
以上のように、本発明の真空端子は、中心導体と外部端子との電気的接続の信頼性が高く、かつ気密信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の真空端子について以下に詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の真空端子について実施の形態の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）の真空端子における中心導体の溝部の拡大側面図である。これらの図において、１は外周導体、２はセラミック部材、３は中心導体、３ａは中心導体３の溝、４は筒状部材である。
【００２１】
本発明の真空端子は、一端側が外部雰囲気側にあり他端側が真空雰囲気側にあるように真空装置に設置され、円筒状の外周導体１と、外周導体１の内部に同軸状に配置されるとともに外周面の一部が全周にわたって外周導体１の内周面にロウ付けされている円筒状のセラミック部材２と、両端部がセラミック部材２の両端面から突出するようにセラミック部材２の中心軸に設けられるとともに外部雰囲気側の一端面に溝３ａが形成されている棒状の中心導体３とを具備し、中心導体３の外部雰囲気側の一端部がフッ素樹脂製の筒状部材４に嵌め込まれている。
【００２２】
本発明の外周導体１および中心導体３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｎｉ−Ｃｕ合金，モリブデン（Ｍｏ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），ニオブ（Ｎｂ）等の金属から成る。特に、セラミック部材２を形成するセラミックスと熱膨張係数の近い金属を選択するのがよく、これによって真空端子を製造する際のロウ付け工程や高温の使用環境下においても、セラミック部材２との熱膨張差が生ずるのを抑制でき、セラミック部材２にクラック等の破損が生ずるのを防止できる。
【００２３】
このような外周導体１および中心導体３は、金属のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に製作される。
【００２４】
中心導体３は一端側にプラグ用の深い溝３ａが形成されている。溝３ａの平面視形状は、図１（ｂ）に示す十文字状の他、一文字状，円形等種々の形状とし得るが、溝３ａに脱着される外部端子の形状に応じて適宜形状を決定すればよい。
【００２５】
溝３ａは、棒状に形成された中心導体３に切削加工を施すことによって形成される。
【００２６】
セラミック部材２は、Ａｌ２Ｏ３質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ジルコニア（ＺｒＯ２）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体のセラミックスから成る。
【００２７】
例えばＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合以下のようにして作製される。すなわち、Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末にアクリル系バインダ（例えば、ポリメタクリル酸）と適量の有機溶剤を添加し、混練後に噴霧乾燥して得られる顆粒を金型に充填し金型に圧力を加えることによって加圧成形し、その成形体を約1600℃の温度で焼成することによって、セラミック部材２となる焼結体を作製することができる。
【００２８】
セラミック部材２は、外周導体１と接する一部分および中心導体３と接する一部分のロウ付け部の表面に金属層が形成されている。この金属層はメタライズ層と金属メッキ層の２層構造を有する金属層であり、その厚みは５〜30μｍが好ましい。５μｍより薄い場合、ロウ材の浸食により金属層の密着強度が低下するため、気密の破れが発生し易くなる。30μｍより厚いと、金属層とセラミック部材２との熱膨張係数差により金属層に加わる応力が大きくなり、金属層に亀裂が生じ易くなる。この金属層は、モリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）−Ｍｎ，銅（Ｃｕ）−チタン（Ｔｉ），Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等から成るメタライズ層上にＮｉメッキ層を被着した２層構造とされている。
【００２９】
そして、外周導体１とセラミック部材２、およびセラミック部材２と中心導体３とをＡｇ−Ｃｕロウ，Ａｇロウ等のロウ材を用いて約800℃にてロウ付けする。
【００３０】
外周導体１とセラミック部材２，およびセラミック部材２と中心導体３とがロウ付けされた後、中心導体３の外部雰囲気側の一端部がフッ素樹脂製の筒状部材４に嵌め込まれ、筒状部材４のセラミック部材２側の端面とセラミック部材２とが合成樹脂接着剤等の樹脂接着剤を介して接着されることによって固定されている。この筒状部材４は従来周知の射出成形法等によって所定形状に製作され、四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂から成る。
【００３１】
筒状部材４を構成するフッ素樹脂は適度な弾性を有し、かつ繰り返しの弾性変形に対して劣化することがないから、プラグ用の溝３ａにおいて中心導体３の弾性変形を支持させることができ、外部端子の脱着を繰り返しても劣化することなく弾性変形により溝３ａに外部端子をスムーズに脱着させることができるようになる。従って、外部端子の脱着を繰り返しても、中心導体３と外部端子とを確実に電気的に接続でき、かつ中心導体３の溝３ａと外部端子との脱着をスムーズなものとすることができる。フッ素樹脂は熱に強く、200℃程度の高温においても変形等の劣化が生じ難いため、真空端子は200℃程度の高温の環境下においても使用可能となる。
【００３２】
また、中心導体３の外部雰囲気側の溝３ａが形成されている一端部がフッ素樹脂製の筒状部材４に嵌め込まれることから、筒状部材４の内径は中心導体３の外径とほぼ同一である。このように、中心導体３の外部雰囲気側の溝３ａが形成されている一端部がフッ素樹脂製の筒状部材４に嵌め込まれることによって、外周導体１とセラミック部材２、およびセラミック部材２と中心導体３とがロウ付けされるときに中心導体３がろう付け時の高温で焼鈍されて溝３ａの弾性が低くなっても、中心導体３は溝３ａの外周おいて筒状部材４に強制的に支持固定されるので、溝３ａに繰り返し外部端子を脱着しても中心導体３の溝３ａが広がるように塑性変形するのを防止できる。従って、中心導体３と外部端子とを繰り返し脱着しても、セラミック部材２の中心導体３との接合部に中心導体３の変形による応力が加わるのを防止でき、セラミック部材２にクラック等の破損が生ずることがなく、セラミック部材２の外部雰囲気側の端面と真空雰囲気側の両端面間を確実に気密に遮断できるものとなる。
【００３３】
また、フッ素樹脂は適度な弾性を有しかつ繰り返しの弾性変形に対して劣化することがないから、溝３ａのある部位において中心導体３を弾性的に支持固定することによって中心導体３を常に弾性変形させることができ、外部端子の脱着を繰り返してもスムーズに脱着させることができる。従って、外部端子の脱着を繰り返しても、中心導体３と外部端子とを確実に電気的に接続でき、かつ中心導体３と外部端子との脱着をスムーズなものとすることができる。
【００３４】
好ましくは、筒状部材４の外径は、筒状部材４の内径に比して1.5〜３倍であるのがよい。この形状によって、筒状部材４の弾性を最も適切なものとすることができ、筒状部材４を繰り返し弾性変形させても筒状部材４に伸びやクラック等の破損を生じさせることなく弾性を常に良好に維持し、外部端子の脱着を繰り返してもプラグとなる溝３ａにおいて中心導体３を常に良好に弾性変形させることができるようになる。
【００３５】
筒状部材４の外径が筒状部材４の内径に対して1.5倍未満であると、中心導体３の直径に対して筒状部材４の厚みが薄いものとなり、筒状部材４を繰り返し弾性変形させると筒状部材４に伸びやクラック等の破損を生じさせてしまう場合がある。筒状部材４の外径が筒状部材４の内径に対して３倍を超えて大きくなると、外部端子の脱着の際に筒状部材４を弾性変形させるために大きな力が必要となり、外部端子の脱着時にプラグ用の溝３ａにおいて中心導体３を適度な力で弾性変形させることが困難となる。
【００３６】
さらに、中心導体３のプラグ用の溝３ａは、大気等の外部雰囲気側に位置しており、これにより、筒状部材４および筒状部材４のセラミック部材２側の端面とセラミック部材２とが合成樹脂接着剤等の樹脂接着剤を介して接着される接着部が外部雰囲気側に位置することとなり、筒状部材４および樹脂接着剤の材料自身からの放出ガスによって真空雰囲気に悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【００３７】
好ましくは、本発明の真空端子は、図２に断面図を示すように、セラミック部材２は、外部雰囲気側の端面と貫通孔との間に全周にわたって段差２ａが形成されており、中心導体３は、外周面の貫通孔内に位置する部位に小径部３ｂが形成されているとともに、溝３ａと小径部３ｂとの間の部位がセラミック部材２の外部雰囲気側の端面に位置しており、筒状部材４は、先端部が段差２ａに嵌め込まれているとともに先端が小径部３ｂに位置しているのがよい。
【００３８】
段差２ａに筒状部材４の一部が嵌め込まれているとともに筒状部材４の先端が小径部３ｂに位置していることにより、その先端が小径部３ｂの若干膨らんで入り込み、筒状部材４をセラミック部材２に強固に固定することができ、中心導体３に外部端子を脱着しても常に所定の位置に筒状部材４および中心導体３を支持固定できるようになる。その結果、筒状部材４および中心導体３の位置ずれを防ぎ、外部端子が脱着し難くなるのを防止でき、外部端子の脱着をよりスムーズなものとすることができる。
【００３９】
また、中心導体３の外周面の貫通孔内に位置する部位に小径部３ｂが形成されていることによって、中心導体３とセラミック部材２の段差２ａの底部とが接触しなくなり、セラミック部材２の段差の底部に外部端子の脱着時の中心導体３の変形による応力が直接的に加わらないようになることから、セラミック部材２にクラック等の破損が生じるのを有効に防止できる。
【００４０】
また、中心導体３の溝３ａと小径部３ｂとの間の部位がセラミック部材２の外部雰囲気側の端面に位置しているため、中心導体３が筒状部材４を介してセラミック部材２に保持されることとなり、中心導体３の中心軸がセラミック部材２の中心軸から振れることを防止できる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明の真空端子の実施の形態の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の真空端子における中心導体の溝の拡大側面図である。
【図２】本発明の真空端子の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】従来の真空端子の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：外周導体
２：セラミック部材
２ａ：段差
３：中心導体
３ａ：溝
３ｂ：小径部
４：筒状部材
【図１】
2005135727.tif 000003
【図２】
2005135727.tif 000004
【図３】
2005135727.tif 000005